LÍPIDOS

Lo más importante...

Ojo, estos son apuntes de cuestiones que considero oportuno aclarar o abundar. No son una guía de estudio en ningún caso...

  1. Los lípidos son difíciles de definir desde el punto de vista químico. Son un grupo de biomoléculas mucho más heterogéneo que los glúcidos (y proteínas y ácidos nucleicos) y no pueden definirse por estar constituidos por unidades básicas como los monosacáridos, aminoácidos y nucleótidos. La característica común que los diferencia de esas otras biomoléculas es su estado tremendamente reducido, con cadenas carbonadas muy ricas en -H y con cantidades pequeñísimas de oxígeno. Como ejemplo, la glucosa, para sus 6C tiene 12H y 12O. El ácido oleico, un lípido sencillo, tiene 18C, 34H y SÓLO 2O!!!. Esto los convierte en biomoléculas muy inestables en nuestra atmósfera/hidrosfera oxidantes. Por ello, una de las funciones de ciertos lípidos es la energética ya que su oxidación produce mucha más energía que la que pueden aportar los glúcidos (9 kcal/g por 3.75 kcal/g respectivamente). Eso sí, para fabricarlos también deberemos invertir una gran cantidad de energía. Tanto el proceso de síntesis como el de degradación los estudiaremos en los temas dedicados al metabolismo...
  2. Esta ausencia de O hace que los lípidos sean básicamente hidrófobos y (en este caso sí van relacionados obligatoriamente...) insolubles en agua. Sin embargo, muchos lípidos pueden presentar zonas de sus moléculas polares y, por tanto, hidrófilas. En estos casos hablamos de lípidos anfipáticos (no anTipáticos...). Este comportamiento es vital ya que permite, por ejemplo, construir las membranas biológicas que delimitan las células y muchos orgánulos. Esto se debe a que las zonas hidrófobas de los lípidos anfipáticos van a intentar evitar el contacto con el agua, lo que les permite autoorganizarse de una manera espontánea (ya la energía libre de Gibbs de este proceso de organización es negativa).
  3. Los ácidos grasos (en adelante AG) son los componentes que definen a los llamados lípidos saponificables. Estas moléculas son cadenas de C e H que comienzan con un grupo metilo (CH3-) y se continúan hasta alcanzar un grupo carboxilo (-COOH) terminal. Por lo tanto, son moléculas altamente hidrófobas y con sólo una pequeña zona hidrófila en su extremo terminal. En la cadena hidrocarbonada podemos encontrarnos sólamente con enlaces simples entre carbonos (ácidos grasos saturados) con sucesivos -CH2- entre un extremo y otro. Pero también es posible encontrar carbonos unidos mediante enlaces dobles (-CH=CH-); en este caso hablamos de ácidos grasos insaturados. Si sólo hay un doble enlace será monoinsaturado y si presenta varios será poliinsaturado. Esta cuestión tiene grandes consecuencias ya que modifica la geometría de la molécula, que pasa de ser lineal en los saturados a presentar codos en cada doble enlace de los insaturados. La modificación de la geometría tiene (como veremos tantas veces...) repercusiones en las propiedades de las moléculas.
  4. La posición de los dobles enlaces también tiene importantes consecuencias. El primer enlace doble contando desde el extremo metílico recibe el nombre de omega. Así, tenemos distinguimos los AG omega-3, omega-6 y omega-9 en función de cuál sea el carbono de la cadena hidrocarbonada en el que se sitúa dicho doble enlace. Los AG omega-3 se consideran muy beneficiosos para la salud porque correlacionan negativamente con diversas enfermedades, especialmente cardiovasculares. Los omega-6 se consideran negativos si su proporción relativa a los omega-3 es alta. Ambos son AG esenciales porque nuestro organismo no los puede sintetizar (al menos fácilmente). Por ello, deben aportárnoslos nuestra dieta. Entre los omega-9 encontramos el ácido oleico.
  5. Cuando nos encontramos con un doble enlace tenemos dos configuraciones posibles: la llamada cis y la llamada trans. Por supuesto, ambas son isómeros de una misma composición. Cuando se produce la cis, en los AG se producen los codos de los que hemos hablado. Esta es la más frecuente en los AG naturales. Sin embargo, en la configuración trans, la forma de la molécula es bastante lineal porque no se produce un codo tan pronunciado. Como veremos, estas grasas trans se pueden obtener artificialmente a partir de las cis. Ello tiene ventajas desde el punto de vista de la comercialización, pero muy graves para nuestra salud.
  6. Entre las moléculas apolares adquieren gran importancia las llamadas fuerzas de Van der Waals y las interacciones hidrófobas. Estas son de carácter débil (pueden ser de menos de 5 kJ/mol), pero aún así tienen repercusiones fundamentales. En el caso de los AG, las fuerzas de Van der Waals se establecen entre las cadenas hidrocarbonadas, y son tanto más intensas cuanto más uniones haya entre dos AG. Esto es más fácil en los AG saturados de cadena larga. Por este motivo, es más difícil separarlos unos de otros y tienen puntos de fusión más altos. Cuando tenemos dobles enlaces en posición cis las cadenas hidrocarbonadas no pueden solaparse mucho y las fuerzas de Van der Waals son menores, lo cual rebaja el punto de fusión. Esto explica que las grasas saturadas suelan ser sólidas y las insaturadas líquidas. Como es lógico, las grasas trans tendrán puntos de fusión más altos que su equivalente cis porque su molécula es menos quebrada.
  7. Lípidos y grasas no son, en absoluto, términos sinónimos. Cuando hablamos de grasas nos referimos a los triacilglicéridos. Éstos son el resultado de combinar dos tipos de moléculas distintas: un alcohol y AG. El enlace es de tipo éster, entre el grupo carboxilo del AG y un grupo hidroxilo del alcohol. Este enlace es también hidrolítico, porque en él se produce una molécula de agua y, por tanto, con la rotura de una molécula de agua también podemos romper el enlace éster. Esta hidrólisis en los sistemas orgánicos se produce con la intervención de enzimas llamadas lipasas. Sin embargo, el ser humano ha aprendido a romperlo de manera inorgánica (con la ayuda de calor y una base fuerte como la sosa -NaOH-). El objetivo es obtener sales sódicas de los AG, que son los componentes básicos de los jabones. Por ese motivo llamamos saponificables a los lípidos que contienen AG (aunque no sean grasas).
  8. Los jabones son buenos aliados para limpiar las grasas por su capacidad para formar micelas. Volvemos al carácter anfipático. El interior de la micela de jabón está formada por las colas hidrófobas de los AG. Al ser apolares, son lipófilas, por lo que tenderán a asociarse con los lípidos apolares presentes en las manos, ropa, platos... Pero como el exterior es hidrófilo, las micelas se dispersarán bien en el agua que usamos para lavarnos con el jabón. De este modo, el agua arrastrará las micelas y la grasa desaparecerá...!
  9. Una de las principales funciones de las grasas es la de actuar como reserva energética. Aunque es una cuestión que estudiaremos en detalle cuando veamos el metabolismo, podemos entender bien que un AG nos pueda proporcionar mucha energía. Si pensamos en lo que puede hacer el metano (CH4) por nuestro confort (calentando el agua de nuestra casa para ducharnos o que el radiador esté calentito en invierno...) entenderemos lo que hará un AG en una célula porque el mecanismo es similar: la oxidación de un compuesto muy reducido. Sin embargo, tiene más interés biológico el porqué usar las grasas como reserva y no como fuente rápida de energía (para esto último ya hemos visto que usaremos la glucosa...). Todo tiene que ver (otra vez) con la naturaleza hidrófila/hidrófoba de las biomoléculas y la omnipresencia del agua (la biomolécula más abundante, recuerda). Llevar glucosa a las células es mucho más fácil que llevar cualquier lípido porque la glucosa es hidrófila y pequeña. Se puede llevar en solución acuosa. Pero ¿lo de la reserva?. Hemos visto que el almidón y el glucógeno son formas de reserva de glucosa. Pero tienen un problema: son hidrófilos y retienen grandes cantidades de agua. Esto no ocurre con las grasas. Así, un gramo de grasa nos dará de forma neta unas 9 kcal. Para obtener esa misma cantidad de energía necesito más de dos gramos de glucógeno puro y toda el agua que pueda llegar a retener. Eso es un inconveniente cuando tengo que economizar masa, que es el caso de los animales, que se tienen que desplazar para comer y no ser comidos. Por eso, en los animales las reservas energéticas preferentes son las grasas. En las plantas suelen preferir el almidón porque no tienen (ni siquiera pueden...) desplazarase. Aún así, hay plantas que producen grandes cantidades de grasas, pero suele ser en órganos de dispersión (frutos y semillas) como las pipas del girasol.
  10. Las ceras son más importantes de lo que podemos imaginar. Tal vez sólo conocemos la de las abejas que, total, sólo sirven para que ellas sobrevivan (acumulan en los panales la miel y el polen) y se reproduzcan (depositan en los panales los huevos). Pero siendo eso importante (las abejas son los principales insectos polinizadores...). Las ceras son importantes porque impermeabilizan muchas superficies vegetales impidiendo una hidratación no deseada, y hacen un papel similar en las aves acuáticas que, de otro modo no podrían explotar esos ecosistemas. Todo ello se debe a la naturaleza extraordinariamente hidrófoba de las ceras, que están formadas por ácidos grasos y monoalcoholes de cadena alifática muy largas. Un caso extraordinario de presencia de ceras es el del mal llamado esperma de ballena. Esta es una sustancia que nada tiene que ver con el semen, aunque no se conoce muy bien cuál es su función. Es rica en ceras y se acumula de manera masiva (hasta tres toneladas) en el cráneo de los cachalotes que, por ello, reciben el nombre de sperm whale en inglés.
  11. Como hemos dicho el mundo de los lípidos es muy variado y permite clasificaciones diversas. Esto suele complicar las clasificaciones y los términos. Un ejemplo es el de los denominados lípidos de membrana. Si somos estrictos, todos los lípidos que encontramos inmersos en las membranas biológicas deberían incluirse dentro de esta categoría, pero no es así. Llamamos lípidos de membrana a los lípidos saponificables que constituyen la bicapa lipídica de las membranas biológicas. Además de estos lípidos saponificables hay otros lípidos como los esteroides que son mucho menos abundantes pero juegan un papel muy importante en ellas. Entre los lípidos de membrana encontramos los fosfoglicéridos, los fosfoesfingolípidos y los glucoesfingolípidos. Los nombres ya nos informan sobre sus componentes. En todos hay AGs (son saponificables) que se unen mediante enlace éster a un alcohol (glicerol o esfingosina). A este alcohol se les puede unir, además, ácido fosfórico o un glúcido y, aún es posible añadir moléculas de aminoalcoohes cuando tenemos presente el grupo fosfato. A pesar de esta complejidad, el comportamiento fisicoquímico de estos lípidos es relativamente simple: son anfipáticos, con una zona polar-hidrófila (fosfórico+aminoalcoholes y glúcidos) y una zona alargada y apolar-hidrófoba (glicerol/esfingosina+AGs). Como hemos dicho, esto les convierte en los componentes básicos de la bicapa lipídica.
  12. Los terpenos (o isoprenoides) son lípidos sin AGs. Se puede decir que son hidrocarburos porque están derivados del 2-metil-1,3-butadieno (isopreno). Sin embargo, las fórmulas finales pueden ser mucho más complejas. Estos lípidos derivan de la unión de varias o muchas moléculas del isopreno (ojo porque el nombre engaña y si decimos diterpeno, está hecho por 4 moléculas de isopreno... es decir, el doble). Los terpenos tienen mucha presencia en el mundo vegetal, siendo el origen de muchas de sus olores y sabores (más allá del dulce...). Tres vitaminas liposolubles (A, E y K) son derivados de terpenos o los contienen en su composición. Los colores de las plantas también están muy ligados a este grupo ya que los carotenos y xantofilas, que dan los colores anaranjados y amarillentos de las hojas durante el otoño, las zanahorias, calabazas... son tetraterpenos; y la clorofila contiene fitol, que es un diterpeno (aunque en este caso el color verde no se debe al lípido!)
  13. Los esteroides son lípidos no saponificables derivados de un hidrocarburo heterocíclico de nombre espectacular (ciclopentano perhidrofenantreno). Está formado por tres anillos hexagonales y uno pentagonal. A partir de esta estructura básica se derivan gran cantidad de moléculas trascendentales en muchos seres vivos. En los animales destaca entre todos el colesterol que (a pesar de su mala fama) tiene importantísimas funciones. Por ejemplo, se encuentra en las membranas celulares, situado entre los fosfolípidos para darle una estabilidad a la membrana que, de otro modo no tendría. En las plantas no hay colesterol pero hay un equivalente (un fitoesterol) y en los hongos ocurre lo propio. Esto nos muestra que las distinciones entre los grandes reinos eucariotas no son sólo apreciables en la morfología y su metabolismo sino que alcanzan al nivel molecular... El colesterol es, además, el precursor (i.e. molécula a partir de la que se obtiene...) de multitud de hormonas, como las sexuales progesterona, testosterona, estradiol... y la otra vitamina liposoluble: la vitamina D. También son derivados del colesterol las sales biliares presentes en la bilis y que emulsionan las grasas presentes en el intestino delgado para hacer más fácil su digestión.
  14. ¿Por qué asociamos entonces el colesterol con enfermedad y problemas? Para entenderlo tenemos que conocer cómo se transportan los lípidos en el torrente sanguíneo. Como es lógico, no lo pueden hacer en solución, porque (por definición) son hidrófobos. Los que peor lo tienen son los hidrófobos 100% como los triglicéridos, pero sabemos que los anfipáticos pueden formar micelas con un exterior hidrófilo y un interior lipófilo. Si en estas micelas incluimos proteínas en la parte más externa tenemos una estructura llamada lipoproteína que es la clave para comprender el movimiento de los lípidos por nuestro cuerpo. Hay varios tipos de lipoproteínas, pero nos interesan tres:
    • los quilomicrones son grandes y su interior está ocupado fundamentalmente por triglicéridos que acabamos de obtener de la dieta en el intestino y son transportados sobre todo al hígado. Por eso, tras 12 horas de ayuno hay pocos quilomicrones en la sangre.
    • las lipoproteínas de baja densidad (LDL) son más pequeñas y en su interior transportan colesterol desde el hígado hacia los tejidos para ser utilizado en la formación de membranas celulares (que, recuerdo, son necesarias...). Es conocido vulgarmente como colesterol malo porque niveles elevados de LDL (superiores a 160 mg/dL) se correlacionan positivamente con la formación de placas de lípidos en las arterias que pueden provocar enfermedades cardiovasculares tan graves como el infarto de miocardio.
    • las lipoproteínas de alta densidad (HDL) son todavía más pequeñas y ricas en proteínas que las LDL. Llevan el colesterol de regreso desde los tejidos hacia el hígado, donde será destruido (metabolizado en términos científicos...). Por ello se le conoce como colesterol bueno, porque puede hacer reducir los niveles de LDL.

Como ves, cuando decimos que tenemos el colesterol alto nos referimos en realidad a las LDLs. Como muchísimas cosas en el mundo de la Biología, hay muchas cosas desconocidas en el origen de la aterosclerosis (formación de las placas de ateroma en las arterias) y se sigue investigando en profundidad. Sin embargo, la correlación estadística entre los niveles altos de LDL y la enfermedad es muy grande (ya hablamos de la correlación en otra ocasión...). Intervienen factores genéticos que nosotros no podemos modificar, pero también la dieta (y esa sí la podemos cambiar). Los médicos nos recomiendan la dieta mediterránea porque es rica en grasas insaturadas (que favorecen ls HDLs) y pobre en grasas saturadas (que favorecen las LDLs). Sin embargo, nuestra sociedad parece preferir las dietas importadas, especialmente del mundo anglosajón, basadas en las carnes rojas y alimentos elaborados y precocinados, que son justamente lo contrario, ricas en grasas saturadas y grasas trans... Qué cosas tiene el mundo de la Economía...!!

Enlaces a considerar